Начало жизненного пути (стр. 11 )

Динамика линейных и нелинейных колебаний упругих систем - ч. 2

Это направление динамики машин в определенной степени является дальнейшим развитием некоторых идей механики тела переменной массы, динамики машин с динамическими характеристиками двигателей с учетом упругих свойств звеньев и налагаемых на них связей; изучение движения машин на предельных режимах является одной из важных проблем современной динамики машин. Таким образом, направление, развернутое в трудах и: , открывает новую страницу в истории механики машин благодаря тому, что в их совместных работах (и в монографии) не только решены определенные задачи теории, но и поставлен целый ряд проблем, еще ждущих своего разрешения.

Последней проблемой, разработку которой начал в 70-х годах в сотрудничестве с и , явилась акустическая динамика машин, первая публикация по которой была сделана в 1968 г. Эта проблема связана с изучением причин и источников шумовых эффектов в машинах и с разработкой задач динамики машин, связанных с полной или частичной локализацией шумов. Методы акустической динамики машин сводятся к нахождению возможностей для устранения вредных высокочастотных колебаний в машинах и к снижению уровня шумов. Важность этой проблемы для современной техники очевидна: ее назначение — создавать новые машины и машинные агрегаты с минимальными шумовыми эффектами, что благотворно отразится как на здоровье операторов, так и на здоровье всех людей, входящих в контакт с машинами.

Как известно, в настоящее время проблема индустриальных и транспортных шумов и их влияния на здоровье человека (в частности, на его нервную систему) стала важной социальной проблемой, а поэтому и сама акустическая динамика машин и ее результаты выходят за пределы чисто научно-технической проблемы.

С той же проблемой соприкасается задача (также входящая в акустическую динамику машин) об использовании шумовых эффектов, с помощью которых можно определять возможные неисправности в машинах путем изучения спектра частот и амплитуд колебаний.

Естественно, что снижение вибраций в машинах повышает и качество их работы, удлиняет срок службы, а также благоприятно влияет на сохранность как производственных, так и соседствующих с ними сооружений и конструкций.

Динамика линейных и нелинейных колебаний упругих систем - ч. 4

В связи с внедрением в промышленность автоматических систем типа роботов, манипуляторов, шагающих машин и др. необходимо развитие динамики механизмов со многими степенями свободы, методов приведения сил и масс в механизмах этого вида. Особую роль в развитии динамики машин играют вопросы колебаний в машинах. С одной стороны, это вопросы борьбы с вибрациями путем создания виброустойчивых конструкций машин и механизмов, с другой стороны, это использование эффекта вибраций для выполнения различных технологических процессов и создание новых двигателей и вибрационных механизмов, обладающих требуемыми кинематическими характеристиками. Должны получить широкое развитие методы балансировки роторов и уравновешивание механизмов с учетом конструктивного их оформления, зазоров, смазки и упругости. Требуется создание теории специальных устройств типа виброгасителей, амортизаторов, демпферов и т. д.

Важной социальной проблемой является изучение влияния вибраций на организм человека и разработка средств вибрационной его защиты. Перспективным является направление, связанное с использованием источников вибрации с малыми амплитудами и большими частотами для различных приборов, медицинского оборудования, для создания двигателей с вращательным и поступательным движением». В своей статье коснулся также вопросов акустической динамики машин и экспериментальных методов исследования.

Естественно, что на страницах этой главы нельзя было указать на все направления того важного вклада, который внес в науку по динамике машин. Как мы видели, не исчерпывался его личный вклад в развитие этого важнейшего научного направления: он постоянно направлял широкие круги специалистов в области теории механизмов и машин на разработку новых проблем и оценивал важность для науки отдельных проблем. Следует отметить также, что некоторые проблемы были общими для динамики машин, теории машин автоматического действия и иногда синтеза механизмов. Поэтому его вклад в развитие динамики машин является весьма значительным.

Следует также отметить, что отечественным ученым принадлежит важнейший задел и постановка наибольшего числа проблем в области динамики машин, что в первую очередь является заслугой и его школы.

Динамика линейных и нелинейных колебаний упругих систем - ч. 3

В дни работы XXV съезда КПСС (февраль 1976 г.) опубликовал в журнале «Машиноведение» большую статью с описанием результатов, которых, добились советские ученые. В статье он поставил ряд новых проблем, указав на важнейшие направления дальнейшей исследовательской работы советских машиноведов, развил проблематику динамики машин.

указал на важное значение развития методов динамики машин, в особенности машин тяжелого машиностроения, в связи с характерным для периода научно-технической революции форсированием их скоростей, а также повышением их силовых, энергетических и точностных характеристик. «В ближайшее время,— писал он,— должны получить развитие методы изучения динамических режимов машин как в периоды установившихся, так и в периоды неустановившихся движений, работающих в сложных вибрационных режимах. Особенное значение изучение неустановившихся режимов имеет для транспортных машин, грузоподъемных машин и вибромашин.

Во многих случаях при составлении уравнений движения машин инерционные коэффициенты не постоянны, а являются функцией положения, скорости или времени. Это, например, имеет место при исследовании технологических машин с изменяемой массой обрабатываемого объекта: конвейеров, погрузочно-разгрузочных машин и печатных машин. Вот почему развитие динамики машин с переменной массой звеньев имеет такое большое значение для техники. Но не только массы могут быть переменными, а сама структура механизмов в отдельных случаях может изменяться в зависимости от требуемого закона технологического процесса.

Робототехника

Роботы и манипуляторы - ч. 1

Проблема создания механизмов автономного действия привлекла своей общностью, многоплановостью и тесными взаимосвязями со всеми направлениями теории механизмов и машин, с прикладной и вычислительной математикой, кибернетикой, электроникой, с самым современным машиностроением и приборостроением и, вероятно, еще и тем, что она стояла на самом переднем крае борьбы за технический прогресс.

Несмотря на всю яркость и современность, эта проблема не была новой. Точнее говоря, первые идеи создания «механического человека» появились одновременно с изобретением первых машин, в середине первого тысячелетия до н. э. В средние века, на стыке астрологических и алхимических учений, появляется учение о «философском камне» — панацее от всех болезней, способном омолодить человека и продлить его жизнь. Возникает и робкая (и отнюдь не безопасная для своего времени) идея о возможности создания самого человека, может быть и не человека еще, а «человечка» (гомункулуса). Затем, значительно позже, начинает выкристаллизовываться мысль о «человеке-машине».

Одним из первых мысль о подобии животных машинам высказал Р. Декарт (1596—1650). Он считал, что это «ничуть не покажется странным тем, кто знает, сколько различных автоматов или самодвижущихся ма шин может произвести человеческое искусство, пользуясь при этом немногими частями в сравнении со множеством костей, мускулов, нервов, артерий, вен и всех других частей, находящихся в теле каждого животного» \ Тогда же попытались приложить законы механики к явлениям животного мира. Выдающийся врач и физиолог Вильям Гарвей (1578—1657), открывший большой круг кровообращения, сделал попытку количественно оценить поток крови в теле по законам механики того времени. Сердце сравнивалось с гидравлической машиной.

Роботы и манипуляторы - ч. 2

Эти и подобные идеи получили достаточно широкое распространение. Можно выделить в XVII—XVIII вв. три отчетливых направления поисков. К первому принадлежали математики Л. Эйлер (1707—1783) и Д. Бернулли (1700—1782), которые применили законы механики для объяснения некоторых физиологических явлений. Наиболее ярким представителем второго философского направления был французский врач и философ Ж. де Ламетри (1700—1751), который в 1747 г. издал в Лондоне трактат «Человек-машина», сожженный затем рукой палача. Он считал, что человека можно построить, как и любую другую машину.

К третьему направлению принадлежали механики-изобретатели, старавшиеся на практике воспроизвести эти «летавшие в воздухе» идеи. Наиболее известный из них —Вокансон (1709—1782), построивший ряд автоматов, которые воспроизводили движения живых существ.

В середине XIX в. великий русский математик экспериментировал над своими механизмами с целью приближенного воспроизведения некоторых кривых. «Кроме указанных выше... Чебышев создает два оригинальных сложных механизма: „переступающий механизм" и „гребной механизм". Эти механизмы, выполненные им в виде довольно значительных по размерам моделей, использовались Чебышевым в практических целях. Механизмы эти, правда, не имеют пока большого практического значения, их скорее следует отнести к разряду остроумных „игрушек", над созданием которых, как это известно из истории техники, часто трудились величайшие представители науки и техники... В этих „игрушках" наравне со всеми остальными механизмами Чебышева мы видим реальные воплощения исключительной технической интуиции Чебышева». Это было написано в годы Великой Отечественной войны (1945 г.), а уже через четверть столетия подтвердилась справедливость этого замечания: идеи Чебышева были использованы при создании механизмов-роботов и манипуляторов.

Вновь проблема роботов возникает уже в XX в. Само слово «робот» было «выдумано» чешским писателем Карелом Чапеком весной 1920 г. Однако и первые роботы имели принципиальное отличие от человекоподобных игрушек, «андроидов» XVIII в. Те слишком походили на людей, их внешность вполне соответствовала вкусам эпохи рококо. Они писали, играли на клавесине, предназначались для увеселения и удивления публики. Роботы конца 20-х — начала 30-х годов напоминают людей лишь «в целом», но зато предназначены для выполнения определенной полезной работы. Одним из первых роботов был «Телевокс», построенный в США инженером Уэнсли, работавшим в компании Вестингауза. Робот получал команды в виде свистков различного тона, которые принимали реле, чувствительные к звуку, реле и приводили механизм в движение. Он сразу же получил практическое применение: его поставили наблюдать за уровпем воды в резервуаре Пентагона в Вашингтоне.

Роботы и манипуляторы - ч. 3

Подобные механизмы были созданы в конце 20-х годов в Швейцарии, Англии и Франции. Швейцарский робот «Сабор-IV» был высотой около 225 см и массой до 200 кг. Он работал на коротких волнах, а механические движения воспроизводил при помощи 20 маленьких сервомоторов, расположенных в нужных точках каркаса робота. Сабор передвигался на двух ногах: после шага нога автоматически затормаживалась и включалась вторая нога для следующего шага. Он имел органы связи с внешним миром: вопрос, заданный ему через микрофон (уши), передавался через приемник (мозг) и антенны (волосы) на командный пост. «Сердце» Сабора состояло из восьми батарей, а система «кровообращения» — из полукилометрового электрического провода.

Среди роботов, построенных в 30-х годах, был также робот-солдат ростом в 250 см и массой около 450 кг. Он двигался с помощью бензинового мотора мощностью в 20 л. с. Команды он принимал по радио и был вооружен дубинкой и... баллоном с удушливым газом.

Эти первые роботы были «специалистами»: они могли выполнять одну-две операции, движения их были элементарными и перестроить их с одной операции на другую было почти невозможно. С «андроидами» XVIII в. их роднило происхождение: они были результатом творчества изобретателей, иногда очень одаренных. Но для XX в. этого было уже мало — нужна была наука.

Очень интересную «периодизацию» попыток создания «механического человека» предложил Лабадье. Он различает три эпохи: боги, люди, машины. В античном мире мечтали об одушевлении статуй - и верили в возможность этого; движущиеся фигурки Герона Александрийского и других механиков эпохи эллинизма зачастую являлись объектами поклонения. В XVIII в. пытались создать «механического человека» по своему образу и подобию на основании идей Декарта и других. Наконец, изобретатели первой четверти XX в. начали создавать машины определенного назначения, имитируя человека. Они уже догадывались, что можно построить машину, которая сможет выполнять некоторые функции человека, но не умели этого делать, не хватало знаний.

Одним из первых попытался создать теорию построения роботов испанский инженер и ученый Л. Торрес-Кеведо (1852—1936). Он развил идеи о возможности построения автоматов, которые в процессе работы могут оценивать внешние условия и действовать в соответствии с принятым решением. В этом случае связи вообще не должны быть постоянными: в случае необходимости автомат должен резко изменить связи между своими элементами, а следовательно, и свою структуру.

Роботы и манипуляторы - ч. 4

Для демонстрации своих идей и для их практической проверки Торрес-Кеведо построил робот «Телекин», который принимал, оценивал и выполнял приказы, переданные ему по радио, и «Игрока в шахматы». Впрочем, возможности этого робота были весьма ограниченными: он играл ферзем и белым королем против черного короля, которого вел человек.

Так появились на сцене роботы. Появление манипуляторов было более драматичным: первые эксперименты с делящимися веществами и поиски критических величин урансодержащего устройства, достаточных для цепной реакции, выполняли вручную. Последствия этого известны, и оказалось необходимым срочно изобрести манипуляторы. Вторым важным потребителем «механических рук» оказались глубоководные исследования. Затем было установлено, что в ряде технологических процессов автономно действующий механизм может с успехом заменить человека.

Советская школа теории механизмов и машин стала заниматься проблемами роботов и манипуляторов во второй половине 50-х годов. Так, в марте 1958 г. на Втором всесоюзном совещании по основным проблемам теории механизмов и машин затронул проблему «стыковки» наук, в частности «стыковки» науки о механизмах и кибернетики. Он указал на работы по созданию биоэлектрической системы управления, которые были выполнены коллективом ученых Института машиноведения. В 60-х годах в работах над диагностическими машинами вплотную подошел к постановке новой проблемы.

В июле 1965 г. в Москве был созван Первый симпозиум по теории и принципам устройства манипуляторов. Симпозиум открылся докладом и , в котором были освещены основные проблемы теории манипуляторов. Было отмечено, что манипулятор представляет собой сложную пространственную систему с большим числом степеней свободы. Сложной проблемой является также управление манипулятором, не просты и процессы взаимодействия, протекающие в системе оператор—манипулятор—объект манипулирования. Создание теории манипуляторов требует развития методов биомеханики и теории систем автоматического управления. Авторы остановились на анализе некоторых систем манипуляторов с ручным управлением, указав, что здесь особое значение приобретают экспериментальные методы исследования, позволяющие выявить существенные особенности построения движений при управлении сложной биотехнической системой. Были рассмотрены вопрос о маневренности манипулятора, зависящей от числа степеней свободы, задача оптимизации движения, а также некоторые специальные случаи управления.

Рабочий орган манипулятора - ч. 1

В других докладах были рассмотрены вопросы кинематики и динамики рабочего органа манипулятора, переходные процессы, экспериментальные методы исследования. Труды Первого симпозиума в определенной степени отразили первые шаги советских исследователей в этой новой для них области. Примечательно, что уже в этих исследованиях были решены многие вопросы теории манипуляторов, которая с этого времени становится одним из важнейших направлений теории механизмов.

Второй симпозиум по теории и принципам устройства манипуляторов состоялся в феврале 1968 г. Как указали в своем докладе и , только применявшиеся в то время в космической технике «человекоподобные» устройства можно было отнести по меньшей мере к трем группам. Первая — манипуляторы, предназначенные для выполнения работ в космическом пространстве и на поверхности планет. В эту группу входят как простейшие, так и весьма сложные устройства.

Ко второй группе относятся надеваемые на оператора устройства типа экзоскелета (буквально «наружный скелет»), имеющие число степеней свободы достаточное, чтобы не стеснять движений оператора.

Третья группа — педипуляторы — охватывает устройства, предназначенные для воспроизведения или имитирования двигательных функций ног.

На симпозиуме были заслушаны доклады по весьма широкой тематике. Были рассмотрены вопросы кинематического и динамического анализа манипуляторов, методы их проектирования и управления. Ряд докладов был посвящен вопросам, смежным с биомеханикой: рассматривалась синхронность и гетеросинхронность движений нижних и верхних конечностей человека, моделирование некоторых двигательных функций человеческой руки. Был поднят вопрос о возможности создания и эксплуатации манипуляторов, управляемых вычислительными машинами и обладающими определенной автономией.

К проблеме роботов и манипуляторов подошел не только как ученый, но и как конструктор. Он обосновал важность этой проблемы для народного хозяйства и вообще для технического развития страны. Кроме того, сущность проблемы доказывала, что тот путь, который он предложил еще в середине 30-х годов и характеризовавшийся предварительным глубоким изучением структуры механизмов, является правильным. В проблеме «роботы и манипуляторы» вопросы структуры заняли очень важное место, которое, очевидно, и в дальнейшем обеспечит «мостик» между инженерными задачами и математическим аппаратом, пригодным для их разрешения.

В 1970 г. и опубликовали совместную статью «Роботы», в которой проанализировали идею автономных машин, автоматически выполняющих ряд двигательных функций.

Рабочий орган манипулятора - ч. 2

«Органы чувств человека, обслуживающие его двигательные функции, каковы бы ни были их природа и механизмы, можно условно разделить на две группы:

1) осуществляющие сбор информации лишь в процессе движений — глобальных, региональных, локальных, реализуемых порознь или совместно (например, осязание);

2) способные собирать информацию независимо от процесса движения (например, зрение, обоняние).

«Органы чувств» робота должны быть в этом смысле адекватны органам чувств человека, т. е. должны уметь собирать информацию как в процессе движения, так и независимо от него. Именно в этих направлениях ведутся сейчас исследования, направленные на повышение степени «очувствления» роботов. Примерами здесь могут служить рука МН-1, обладающая «осязанием» и собирающая информацию в процессе движения, поиска (действующая приблизительно так, как действует слепой), а также манипулятор М1Т и опорно-двигательная система SRI, обладающие «зрением», благодаря чему слепой поиск заменяется целенаправленными действиями, что значительно снижает необходимый объем движений при реализации даже самых простых задач.

Как следует из сказанного ранее, совершенство искусственных «органов чувств», их чувствительность и разрешающая способность в настоящее время неизмеримо низки по сравнению с естественными. Их эффективность пока еще недостаточна для обеспечения сколько-нибудь существенного обеспечения автономности робота. Тем не менее работы в этом направлении ведутся весьма интенсивно, и недостаток информации не мешает догадаться о том, что с течением времени «самостоятельность» роботов в отношении реализации целенаправленных движений будет возрастать».

Авторы подняли затем еще один, не менее важный вопрос, относящийся к совершенствованию роботов и манипуляторов. Это — проблема «искусственного интеллекта». Попытки моделирования и искусственного воспроизведения некоторых атрибутов человеческого разума, к которым относятся возможность диалога между роботом и оператором, владение речью, эвристическими действиями, умение планировать свои поступки, прогнозировать события, обучаться и пр., находятся пока еще в начальной стадии. Авторы подчеркивают, что для настоящего времени наиболее важной задачей теории роботов является овладение роботами чисто механическими двигательными функциями.

Рабочий орган манипулятора - ч. 3

Одновременно работает над связанной с проблемой роботов проблемой шагающих машин. В докладе, составленном , и и прочитанном от их имени на Четвертом совещании по основным проблемам ТММ в Ленинграде, были определены требования к шагающему «механизму» и решены важнейшие динамические задачи, связанные с проблемой.

Исследования проблем машин автоматического действия и роботов сопровождал научной пропагандой. В газетах и научно-популярных журналах он публикует статьи с целью ознакомить широкую советскую общественность с роботами и манипуляторами, с перспективами проблемы, с достигнутыми результатами и с уровнем, которого достигла советская наука в этом направлении. Проблему он рассматривает со всех точек зрения, обращая особое внимание на необходимость подготовки соответствующих специалистов.

Третий симпозиум по теории и принципам устройства манипуляторов состоялся в феврале 1970 г. Тематика докладов, зачитанных на нем, значительно расширилась по сравнению с предыдущими симпозиумами. Были отмечены три важнейшие направления научно-технических работ: развитие методов геометрического, кинематического и динамического анализа и синтеза исполнительных механизмов манипулятора; развитие теории и методов расчета и проектирования систем передачи энергии и управляющих сигналов от задающих органов системы к ее исполнительным механизмам, а также систем сбора информации в рабочей зоне и передачи сигналов обратной связи на задающие органы; проблема взаимодействия манипулятора и оператора.

Однако эти направления не исчерпывают всей сложности проблемы. Так выяснилась необходимость развивать исследований еще в трех новых направлениях: создание промышленных роботов, предназначенных для выполнения определенных технологических операций; обогащение функциональных возможностей искусственных рук за счет оснащения их датчиками, устройствами и системами взаимодействия с окружающей средой (взаимодействие манипулятора с ЭВМ); создание систем и устройств «шагающего» типа.

Рабочий орган манипулятора - ч. 4

Таким образом, на первых трех симпозиумах советские ученые значительно продвинули общее решение проблемы роботов и манипуляторов. Наметились перспективы применения в целях автоматизации целого ряда технологических операций так называемых промышленных роботов. Промышленный робот является манипулятором автоматического действия, оснащенным системой цифрового программного управления. Он обладает большой гибкостью исполнительных органов, имеющих высокую подвижность и легкость переналадки двигательных функций, обеспечиваемую системой цифрового управления.

На Третьем симпозиуме были доложены работы ленинградских ученых, которые впервые в СССР провели исследования по управлению движениями руки манипулятора от ЭЦВМ. «Ряд аспектов этой работы представляет большой научный интерес. Необходимо отметить прежде всего подход к созданию новых проблемно-ориентированных языков, позволяющих наиболее эффективным образом разрабатывать алгоритмы „поведения" механической руки. Не менее важны и перспективны попытки решения вопросов очувствления манипулятора, позволяющие создать техническую систему, активно взаимодействующую с окружающим ее внешним миром, обладающую определенными адаптивными свойствами, и ряда других вопросов, связанных с ориентировкой руки, процессами поиска и т. д.»

В 1972 г. в Москве состоялся Четвертый симпозиум по теории и принципам устройства манипуляторов. К этому времени уже была выявлена острая потребность самых различных отраслей народного хозяйства в системах типа роботов, манипуляторов, педипуляторов, шаговых устройств. В докладах были освещены результаты работ по созданию манипуляторов копирующего типа различной структуры и различного функционального назначения, а также по манипуляторным системам с автоматическим управлением.

Специальная теория роботов - ч. 1

Во всех передовых в промышленном отношении странах в этот период проводились экспериментальные и производственные исследования вновь создаваемых и проектируемых манипуляторов и роботов. Были созданы различные системы стационарных и мобильных манипуляторов, в том числе большой грузоподъемности.

Во важной проблемой все еще оставалось их качество. Из-за особенностей структуры манипуляторов и связанных с ними задач управления степенями свободы возрастает продолжительность выполнения рабочей операции с помощью манипулятора по сравнению с ручным ее исполнением в 3—10 раз. А это означает, что для выполнения одной и той же работы вместо одного оператора надо поставить от 3 до 10 машин и к ним от 3 до 10 операторов.

Важной проблемой оставалось и создание шагающих машин, которые во многих случаях имеют преимущества перед колесными машинами.

«Перспективны исследования, связанные с повышением функциональности систем типа «робот». Разработка новых систем очувствления, систем искусственного зрения, устройств переработки информации, так называемого искусственного интеллекта, систем обобщенного управления, в которых как единая система работают оператор—ЭЦВМ—робот,— это только краткий перечень тематики, приближающей техническое устройство к нашему представлению о роботе с широкими функциональными свойствами.

Манипулятор, педипулятор, шагающая машина, робот—все это сложные машинные агрегаты. Их создание требует применения и развития современных методов теории машин, теории автоматического управления, теории информации. Мало того, уже сейчас очевидно, насколько полезным может оказаться участие в этих работах биофизиков и физиологов, ибо попытки искусственно воспроизвести и воплотить в технической системе двигательные, чувственные, интеллектуальные функции живого организма неизбежно связаны с необходимостью проникнуть возможно глубже в механизмы их естественной реализации. Таким образом, интенсивное развитие робототехники неизбежно сопряжено с формированием и развитием специальной теории роботов».

Специальная теория роботов - ч. 2

С целью объединения усилий всех советских институтов, лабораторий и отдельных специалистов, работающих над различными вопросами робототехники, по предложению и под его руководством в 1973 г. был организован в составе Отделения механики и процессов управления Академии наук СССР Научный совет по теории и принципам устройства роботов и манипуляторов.

В 1974 г. состоялся Пятый симпозиум по теории и принципам устройства роботов и манипуляторов.

«Основным направлением развития современной техники является автоматизация всех видов производства с целью облегчить физический труд людей, повысить производительность их труда, улучшить качество изделий, обеспечить возможность широкого выпуска изделий массового производства. Одновременно с ростом автоматизации физического труда человека в настоящее время важнейшей становится проблема автоматизации и интеллектуального труда человека, замена человека машиной в решении различных логических задач. Автоматизация физического и интеллектуального труда человека требует создания новых механизмов, машин-автоматов и систем машин автоматического действия».

Развивая идею о генезисе теории машин автоматического действия на «стыке» механики машин и теории управления, показал, что теория машин автоматического действия является комплексной, так как она использует методы и результаты математики, физики, теоретической механики, теории информации, кибернетики, электроники и других фундаментальных наук. Революционную роль в создании систем управления автоматизацией производства сыграли математические счетно-решающие машины и устройства. С помощью этих машин стало возможным решать самые сложные задачи, связанные с проблемами автоматизации, в частности проблемы управления новыми машинами с системами биомеханического вида типа манипуляторов, роботов, шагающих и других машин, механизмов и устройств.

Рассмотрев далее основные вопросы проблемы автоматизации и управления автоматическими системами, пришел к выводам, что для решения задач робототехники необходимо развивать динамику механизмов со многими степенями свободы, методы приведения сил и масс в механизмах этого вида. Он указал на особую роль теории колебаний в машинах. И среди задач теории машин автоматического действия, он определил новый большой класс машин, которые позволяют осуществлять самые сложные движения исполнительных органов и тем самым автоматизировать очень многие технологические операции, не говоря уже о специфической роли подобных машин в тех случаях, когда работа человека просто невозможна.

Специальная теория роботов - ч. 4

Это вопросы разработки способа общения человека с роботом, выявление характеристик человека-оператора в системе человек—робот, а также исследование распределения функций между человеком и роботом, обладающим разной степенью автономности. Проблемы очувствления роботов, разработки искусственного интеллекта, взаимодействия между роботом, средой и человеком неразрывно связаны с развитием вычислительной техники, методов математического моделирования как самих роботов, так и условий, в которых они функционируют, для того чтобы создавать оптимальные конструкции систем управления применительно к назначению создаваемых роботов».

Все эти автоморфные устройства являются механизмами и машинами, а поэтому необходимо изучить их динамику, сформулировать основные параметры движения механических систем. С другой стороны, все они призваны в определенной степени имитировать человека и животных, и следовательно, очень важными для их прогресса являются исследования в области биомеханики и физиологии, в частности физиологии органов чувств.

Для решения проблемы роботов и манипуляторов необходима совместная работа больших коллективов специалистов самых различных направлений, теоретиков и экспериментаторов. Важную роль при этом играет также математическое и машинное моделирование отдельных процессов.

В машинах такого типа имеется настоятельная потребность и, кроме того, благодаря современному уровню техники можно решать практически любые технические задачи. Поэтому, очевидно, вскоре будут созданы роботы второго, а возможно, и третьего поколений. В Советском Союзе большая заслуга в организации этой проблемы, в выяснении ближайших задач и в прогнозировании ее дальнейшего развития принадлежит . Если же учесть, что во всем мире используют методы структурного анализа и синтеза, развитые Артоболевским, то значение его научного творчества для решения проблемы «Роботы и манипуляторы» окажется еще более значительным.

Специальная теория роботов - ч. 3

«Задача изучения механики роботов, манипуляторов, шагающих машин и систем тесно переплетается с задачами управления... В первую очередь должны быть развиты работы по структурному, кинематическому и динамическому анализу, синтезу различных схем механизмов, роботов, манипуляторов, шагающих машин и систем. Должны быть решены задачи устойчивости движения рабочих органов, изучены колебательные процессы, возникающие в период их движения, рассмотрены задачи, связанные с оптимальными законами движения рабочих органов, разработаны алгоритмы движений этих органов, изучены области обслуживания и т. д. При решении задач механики требуется учитывать основные параметры приводов, их влияние на динамику управляемых механизмов. Проблема разработки приводов и систем управления роботами, манипуляторами, шагающими машинами является одной из важнейших в создании машин подобного типа. При решении этих проблем возникают вопросы создания систем с большой надежностью, оптимальными габаритами, малой инерционностью, обладающих широким диапазоном воспроизводимых скоростей и моментов. Необходимо дальнейшее развитие теории программного управления промышленными роботами, манипуляторами, шагающими машинами с повышением свойств адаптации и самонастройки. Промышленные роботы и манипуляторы, управляемые оператором или с помощью программного устройства, могут быть отнесены к роботам первого поколения. В настоящее время должны получить быстрое развитие работы по созданию роботов последующего поколения, обладающих некоторыми органами чувств человека, т. е. осязанием, слухом, обонянием, и некоторой не ощутимой человеком информацией, например реакцией на ультразвук, на электромагнитные и тепловые поля.

К роботам еще более высокого поколения будут относиться устройства, обладающие искусственным интеллектом. К решению этой последней проблемы относятся вопросы создания методов описания окружающего мира, формирование этого мира в памяти роботов, разработка специальных формализованных языков как средства для управления роботами, их обучения и управления их поведением. К проблеме искусственного интеллекта для роботов тесно примыкает проблема взаимодействия робота со средой и человеком, а также вопросы взаимодействия между человеком и роботом.

История

История науки - ч. 1

неоднократно говорил и писал, что работа над историей науки была для него одним из самых любимых занятий. И это было действительно так — даже из беглого анализа его научных трудов видно, что многие из них имеют самое непосредственное отношение к истории науки.

Исследования в области истории науки, выполненные , можно распределить на три периода.

В начале первого периода (1928 г.) появляются его первые научные публикации, а в конце этого периода (к 1942 г.) историко-научная тематика его работ тесно связана с теми исследованиями в области теории машин и механизмов, которые он выполнил в эти годы. В этот же период Артоболевский изучал работы классиков механики машин в чисто практических целях —он создавал новую теорию механизмов и машин и творчески перерабатывал идеи, высказанные учеными конца XIX — начала XX в. Поэтому в большинстве его монографий и в отдельных статьях появляются соответствующие историко-научные справки. Одновременно он ведет библиографическую работу: соответствующие справочные материалы имеют у него в эти годы также практическое назначение.

Его самостоятельные историко-научные очерки, относящиеся к этому периоду, посвящены истории становления советской школы исследований в области теории механизмов и машин. Он рассматривает и анализирует опубликованные работы в этом направлении, при этом не поддается господствующей в те годы тенденции преувеличивать, иногда вопреки истине, значение отечественных работ. Он всегда использует первоисточники, и установленные им научные исторические факты имеют фундаментальное значение для дальнейших исследований. Так, в университетском курсе «Теория механизмов и машин» (1940 г.) Артоболевский приводит краткие исторические очерки по структуре и классификации механизмов, кинематическому анализу и синтезу механизмов, кинетостатике механизмов, динамике машин. Каждый из этих очерков сопровождается библиографией важнейших работ по теме. В книге приведен список литературы — весьма подробный для своего времени. Каждый из кратких исторических очерков — это сжатое историческое исследование, которое могло бы стать основанием для дальнейшей исследовательской работы но данной теме.